(57)【要約】  本発明は、脳波図データと、生の機能的及び代謝的磁気共鳴映像データとを受け取るメモリ（４）と、生の脳波図データを処理するとともに、脳波と関係する値を計算するように構成される少なくとも１つの脳波図処理部（１４、１６、１８）を備える脳波図ブロック（１０）と、生の機能的磁気共鳴映像データを処理するとともに、脳の所定の領域の潅流又は酸素化の値を計算するように構成される少なくとも１つの機能的及び代謝的磁気共鳴映像処理部（２４、２６、２８）を備える機能的磁気共鳴映像ブロック（２０）と、脳波図データ及び生の機能的磁気共鳴映像データと、脳波図ブロック（１０）及び機能的磁気共鳴映像ブロック（２０）におけるその処理とを時間的に同期させるように構成される同期装置（３０）と、神経学的リハビリテーション活動に関連付けられた値と、脳波図ブロック（１０）及び機能的磁気共鳴映像ブロック（２０）により生成される値との相関を表すスコアを決定するように構成される計算機（４０）と、を備え、それらの値が、神経学的リハビリテーション活動を再現しようとする患者の脳波図及び機能的磁気共鳴映像測定から得られ、該スコアに基づいて、神経学的フィードバックを患者に出すように構成される神経学的フィードバック装置に関する。【選択図】図１
2019509824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生の機能的及び代謝的磁気共鳴映像データと、脳波図データとを受け取り可能なメモリ（４）と、
生の脳波図データを処理し、脳波に関連した値を計算するように構成される少なくとも１つの脳波図処理部（１４、１６、１８）を備える脳波図ブロック（１０）と、
生の機能的磁気共鳴映像データを処理するとともに、特定の脳ゾーンの酸素化値又は潅流値を計算するように構成される少なくとも１つの機能的及び代謝的磁気共鳴映像処理部（２４、２６、２８）を備える機能的磁気共鳴映像ブロック（２０）と、
前記生の機能的磁気共鳴映像データ及び脳波図データと、前記脳波図ブロック（１０）及び前記機能的磁気共鳴映像ブロック（２０）におけるそれらの処理とを時間的に同期させるように構成される同期装置（３０）と、
前記神経リハビリテーション活動を再現しようとする患者について機能的磁気共鳴映像及び脳波図測定から得られ、神経リハビリテーション活動に関連付けられた値と、前記脳波図ブロック（１０）及び前記機能的磁気共鳴映像ブロック（２０）からの値との対応を表すスコアを決定するように構成されるコンピュータ（４０）と、
を備え、
前記スコアに基づいて、神経学的フィードバックを前記患者に提供するよう構成される、
神経学的フィードバック装置。
【請求項２】
請求項１に記載の神経学的フィードバック装置において、
前記コンピュータ（４０）は、前記計算したスコアに応じて、ディスプレイを制御するように構成される、
神経学的フィードバック装置。
【請求項３】
請求項２に記載の神経学的フィードバック装置において、
前記コンピュータ（４０）は、患者が前記神経リハビリテーション活動を再現しようとする期間に対応する選択期間中、前記ディスプレイを制御するように構成される、
神経学的フィードバック装置。
【請求項４】
請求項３に記載の神経学的フィードバック装置において、
前記コンピュータ（４０）は、患者が前記神経リハビリテーション活動を再現しようとする５秒から１分の期間中、好ましくは、２０秒間、前記スコアを計算するように構成される、
神経学的フィードバック装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の神経学的フィードバック装置において、
前記コンピュータ（４０）は、患者の休息期間に対応する選択期間中、前記スコアを計算するためのデータを更新するように構成される、
神経学的フィードバック装置。
【請求項６】
請求項５に記載の神経学的フィードバック装置において、
前記コンピュータ（４０）は、前記患者の休息期間に対応する５秒〜１分の選択期間中、好ましくは、２０秒間、前記スコアを計算するためのデータを更新するように構成される、
神経学的フィードバック装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の神経学的フィードバック装置において、
脳波図センサ（１２）をさらに備える、
神経学的フィードバック装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の神経学的フィードバック装置において、
機能的磁気共鳴映像センサ（２２）をさらに備える、
神経学的フィードバック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臨床神経学の分野に関し、特に、神経学的フィードバック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、患者が、脳卒中に続いて、脳制御能力を失ったとき、神経リハビリテーションは、治癒への道における長くて重要なステップである。
【０００３】
このリハビリテーションは、特に、学習メカニズムに関して、脳全体がまだ十分に理解されていないことを考慮すると、その実施が特に複雑である。
【０００４】
神経学的フィードバックの分野における現代の技術は、主として、脳波図（以下、「ＥＥＧ」ともいう）又は機能的及び代謝的磁気共鳴映像（以下、「ｆＭＲＩ」という）測定に基づく。この技術は、主として、測定に基づくフィードバックの表示とともに、ＥＥＧ又はｆＭＲＩ測定を実行している選択したリハビリテーション活動の期間と、選択したリハビリテーション活動の繰返し前の休息の期間との交代からなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記状態を改善することを目的とする。この目的を達成するために、本出願人は、生の機能的及び代謝的磁気共鳴映像データと、脳波図データとを受け取り可能なメモリと、生の脳波図データを処理し、脳波に関連した値を計算するように構成される少なくとも１つの脳波図処理部を備える脳波図ブロックと、生の機能的磁気共鳴映像データを処理するとともに、特定の脳ゾーンの酸素化値又は潅流値を計算するように構成される少なくとも１つの機能的及び代謝的磁気共鳴映像処理部を備える機能的磁気共鳴映像ブロックと、生の機能的磁気共鳴映像データ及び脳波図データと、脳波図ブロック及び機能的磁気共鳴映像ブロックにおけるそれらの処理とを時間的に同期させるように構成される同期装置と、神経リハビリテーション活動を再現しようとする患者について機能的磁気共鳴映像及び脳波図測定から得られ、神経リハビリテーション活動に関連付けられた値と、脳波図ブロック及び機能的磁気共鳴映像ブロックからの値との対応を表すスコアを決定するように構成されるコンピュータと、を備え、スコアに基づいて、神経学的フィードバックを患者に提供するよう構成される、神経学的フィードバック装置を提案する。
【０００６】
この種の装置は、特に有利である。なぜならば、該装置は、２種類の異なる測定に基づくフィードバックと、潜在的に相補的な性質とを組み合わせることを可能にし、これにより、より効果的なリハビリテーションを実行させることができるためである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
変形実施形態によれば、該装置は、場合により以下の特徴の１つ以上を有する：
−コンピュータは、前記計算したスコアに応じて、ディスプレイを制御するように構成される。
−コンピュータは、患者が前記神経リハビリテーション活動を再現しようとする期間に対応する選択期間中、前記ディスプレイを制御するように構成される。
−コンピュータは、患者が前記神経リハビリテーション活動を再現しようとする５秒から１分の期間中、好ましくは、２０秒間、前記スコアを計算するように構成される。
−コンピュータは、患者の休息期間に対応する選択期間中、前記スコアを計算するためのデータを更新するように構成される。
−コンピュータは、前記患者の休息期間に対応する５秒〜１分の選択期間中、好ましくは、２０秒間、前記スコアを計算するためのデータを更新するように構成される。
−装置は、脳波図センサをさらに備える。
−装置は、機能的磁気共鳴映像センサをさらに備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の他の特徴及び利点は、図面を参照して、限定的ではない実例により与えられる以下の記載を読むことによってより明らかになるであろう。
【図１】本発明による装置の概略図を示す。
【図２】図１の装置の実施の一例を示す。
【図３】図１のＥＥＧブロック１０又はｆＭＲＩブロック２０による機能の実施の一例を示す。
【図４】本発明による装置により提供される神経学的フィードバックの一例を示す。
【図５】本発明による装置により提供される神経学的フィードバックの別の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面及び以下の記載は、大部分において、確かな性質の構成要素を含む。したがって、それらは、本発明をより良く理解するのに役立つだけでなく、該当する場合、その定義に貢献するであろう。
【００１０】
本記載は、著者の権利や著作権による保護を受ける構成要素を含む性質のものである。これらの権利の所有者は、本特許文書又は公式記録に記載されている記述と同一の写しを作成するものに異議を唱えない。それ以外の点では、あらゆる権利を全面的に留保する。
【００１１】
図１は、本発明による装置２の概略図を示す。装置２は、メモリ４と、ＥＥＧブロック１０と、ｆＭＲＩブロック２０と、同期装置３０と、コンピュータ４０とを備える。
【００１２】
本発明との関係では、メモリ４は、ハードディスク、ソリッドステートドライブ（半導体ドライブ：ＳＳＤ）、あらゆる形式のフラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気ディスク、特定の場所又はクライドに位置する分散ストレージなどのデジタルデータを受け取り可能なあらゆるタイプのデータ記憶装置であればよい。装置２により計算されるデータは、メモリ４と同様なあらゆるタイプのメモリ、又はメモリ４に格納されればよい。装置２がそのタスクを実行し、あるいは、保存した後、これらのデータを消去してもよい。
【００１３】
ここに記載の例では、ＥＥＧブロック１０は、ＥＥＧセンサ１２と、ＥＥＧ処理部１４、１６及び１８とを備える。ＥＥＧ処理部１４及び１６は、それぞれ、ノイズ除去／再サンプリングと、パワー（電力）推定とに専用のものであり、ＥＥＧ処理部１８は、データモデルを用いて、α波やβ波などのパワー推定に基づいて、特性を決定する。各部１４〜１８は、各部によりＥＥＧセンサ１２からの画像を連続して処理して、ある結果を得るように、直列に接続される。一変形例として、それら各部のいくつかをともにグループ化して、その他を省略してもよく、あるいは、実際に他の部（ユニット）を追加して、ＥＥＧセンサ１２が装置２の一部を構成しないものと考えてもよい。
【００１４】
ここに記載の例では、ｆＭＲＩブロック２０は、ｆＭＲＩセンサ２２と、ｆＭＲＩ処理部２４、２６及び２８とを備える。ｆＭＲＩ処理部２４は、画像キャプチャ（取り込み）中の患者の移動を考慮するために、画像を再調整することに専用のものである。該ｆＭＲＩ処理部は、ｆＭＲＩ処理のスライシング（スライス）によるバイアスを補正するために、再調整した画像を処理することに専用のものでもある。最後に、ｆＭＲＩ処理部２８は、データモデルを用いて、ｆＭＲＩ処理部２６からのデータに基づいて、脳のゾーンの活性化特性を決定する。各部２４〜２８は、ｆＭＲＩセンサ２２からの一連の３Ｄ画像をこれらの各部により連続的に処理して、ある結果を得るように、直列に接続される。一変形例として、それら各部のいくつかをともにグループ化してもよく、他の部を追加してもよい。また、ｆＭＲＩセンサ２２が装置２の一部を構成しないものと考えてもよい。
【００１５】
複数のＥＥＧ処理部１４〜１８、複数のｆＭＲＩ処理部２４〜２８、同期装置３０、及びコンピュータ４０は、直接的又は間接的にメモリ４にアクセス可能な構成要素である。それらは、１つ以上のプロセッサにより実行される適切なコンピュータコードの形式を取ればよい。用語「プロセッサ」は、映像データを処理するとともに、時間的にマーク付けされたデータを同期させるのに適したあらゆるプロセッサを意味することを理解されたい。そのようなプロセッサは、パーソナルコンピュータのマイクロプロセッサ、専用のＦＰＧＡ又はＳＯＣ（チップ上のシステム：system on chip）、ネットワーク化計算リソース、マイクロコントローラ、あるいは、以下に記載の実施形態により要求される計算能力を提供可能なあらゆる他の形式などのあらゆる公知の形態を取ればよい。また、これらの構成要素の１つ以上は、ＡＳＩＣなどの特殊な電子回路の形態をとってもよい。また、プロセッサと電子回路との組み合わせも想定してもよい。
【００１６】
２つのブロック１０、２０は、完全に異なるタイプの測定に関連するだけでなく、非常に異なる処理及び取得周波数をさらに有する。実際に、ＥＥＧセンサ１２は、典型的に、約５ｋＨｚの取得周波数を有し、その出力は、一般に２５０Ｈｚで再調整される。それに対して、ｆＭＲＩセンサ２２は、平均して、毎秒およそ１つの３Ｄ画像を出す。
【００１７】
これらの測定から取得したデータの速度における基本的な差異や先験的に異なる性質は、現在まで、神経学的リハビリテーションを行うために、ＥＥＧとｆＭＲＩとをともに組み合わせることを当業者が求めることを思いとどまらせてきた。
【００１８】
出願人は、ＥＥＧ及びｆＭＲＩから得られたデータ及びそれらの同期が顕著な結果を得ることを可能にすることを発見した。このように、同期装置３０の機能は、一方ではＥＥＧブロック１０内において、他方ではｆＭＲＩブロック２０内において、時間的にデータを整列することである。コンピュータ４０は、これらのブロックから得られた同期化した測定を組み合わせるスコアを計算することを可能にする。
【００１９】
図２は、本発明に係る装置がどのように機能し得るかの例を示す。第１処理２００では、装置は、機能Ｉｎｉｔ（）により初期化される。この機能は、ブロック１０及び２０と、同期装置３０と、コンピュータ４０とを初期化し、ここに記載の例では、患者との相互作用のためのディスプレイをさらに制御する。このように、初期化期間の間、実行すべきタスクの表現は、患者に対して提示され、説明されなければならず、後者は、このタスクを初めて実行するように勧められる。
【００２０】
次に、ループを初期化する。ここでは、患者は、処理２１０において、再度タスクを再現するように勧められ、その後、処理２２０の間、休息するように勧められる。
【００２１】
処理２１０の間、装置は、機能ＡｃｔＦｅｅｄ（）を実行する。その機能では、ブロック１０及び２０は、患者の脳活動を測定し、コンピュータ４０は、要求されるタスクの実行中、患者の神経学的活動のフィードバックを反映するスコアを計算する。このフィードバックは、同時に表示され、患者は、表示されるフィードバックを最適化する自分の脳を刺激する途中で集中すればよい。
【００２２】
ＥＥＧブロック１０からのスコアは、患者が実行を求められるタスクの実行中、異なる周波数帯域のＥＥＧ信号の電力（この技術分野では、帯域電力という）の評価に基づいてもよい。実際に、所定のタスクは、１つ以上の周波数帯域における脳波の形態をとる脳刺激を引き起こすことが知られており、ＥＥＧブロック１０は、患者の脳の興奮頻度（興奮周波数）と目標帯域電力との対応を決定する。典型的に、求められる波は、（０．５〜４Ｈｚの間の）δ波、（４〜８Ｈｚの間の）θ波、（８〜１３Ｈｚの間の）α波、及び（１３〜３０Ｈｚの間の）β波であり、３Ｈｚでピークに達することさえある。
【００２３】
ｆＭＲＩブロック２０からのスコアは、脳の関心領域内の酸素量の評価に基づいてもよい。実際に、所定のタスクは、特定の領域の酸素化を結果としてもたらす脳活動を誘引することが知られ、ｆＭＲＩブロック２０は、患者の脳の興奮領域と目標ゾーンとの対応を決定する。
【００２４】
コンピュータ４０は、ＥＥＧブロック１０及びｆＭＲＩブロック２０からのスコアを組み合わせて、それらを適切な方法で患者に提示するように設けられる。
【００２５】
図４に示す第１変形例によれば、コンピュータ４０は、２次元平面の座標として各スコアを用いればよく、仮想フィードバックを表示すればよい。仮想フィードバックでは、画像の左下角は、負のフィードバックを表し、画像の右上角は、正のフィードバックを表し、軸のいずれか１つに沿った前進は、ＥＥＧ又はｆＭＲＩスコアが改善していることを示す。正のフィードバックにより意味するものは、スコアが、期待される活動に対応する脳活動を示すことである。負のフィードバックにより意味するものは、期待される活動に対応しない脳活動である。
【００２６】
図５に示す第２変形例によれば、コンピュータ４０は、示される形状の大きさや色として各スコアを用いてもよく、仮想フィードバックを表示すればよい。仮想フィードバックでは、その形状の大きさは、ＥＥＧスコア（又はｆＭＲＩスコア）が改善するにつれて増加し、この形状の色は、ｆＭＲＩスコア（又はＥＥＧスコア）に応じて青色から変化すればよく、青色は低いスコアを示し、赤色は高いスコアを示す。
【００２７】
他の多くの変形例が想定可能であり、特に、スコアの指示（表示）は、対数的あるいは二進数的、又はステップ状に変化する。
【００２８】
一変形例として、ＥＥＧブロック１０及びｆＭＲＩブロック２０ではなく、コンピュータ４０は、測定とリハビリテーション活動に関連付けられた値との対応を決定する。
【００２９】
処理２２０中、装置は、処理２１０の以下の繰り返しを調整するために、ブロック１０及び２０からのデータを分析し続けるように構成される。この処理は、特に、各スコアの計算やコンピュータ４０によるそれらの処理のための新たな比較閾値の定義を含めばよい。
【００３０】
図３は、ＥＥＧブロック１０（及びｆＭＲＩブロック２０）がどのように機能するかの一例を示す。ＥＥＧブロック１０は、処理３１０から始まるループを実行する。そこでは、ＥＥＧセンサ１２により（又は、ｆＭＲＩセンサ２２から）ＥＥＧ測定（又は、ｆＭＲＩ測定）を取得する。
【００３１】
次に、処理３２０では、ＥＥＧブロック１０（又はｆＭＲＩブロック２０）は、ＥＥＧセンサ１２（又はｆＭＲＩセンサ２２）からのデータを時間的に再調整するために、同期装置３０と相互作用する。
【００３２】
データの同期は必須（本質的）である。実際に、神経学的フィードバック処理作業は、例えば、脳卒中を患った患者の場合、目標の脳領域の約１％という極めて小さい信号増加を計測する。別々のスコアよりも関連性が低い時間的に関連のないデータに基づいてスコアを計算しないために、測定信号を正確に同期させることは重要である。
【００３３】
この同期は、各信号に関連付けられた時間マーカを用いて実行される。これらの時間マーカは、共通の時間基準をさらに有する。信号取得装置を混乱させないために、生の信号が記憶され、特定の時間マーカを探すことにより、取得した信号を分析する機能を可能にする。
【００３４】
リアルタイムの計算中、もう一つの同期レイヤは、関連するデータのみを選択するために、共通の時間基準を用いて達成される。例えば、休息（小休止）により散在する複数の時間に所定のタスクを実行中の神経学的フィードバックの場合、各活動期間又は各小休止期間に関連付けられた時間間隔は、予め知られており、そのデータは、共通の時間基準に基づいてバッファ内で直接スライスされる。これに対して、所定の時間窓において所定の神経学的フィードバックを達成するまで、患者が活動を行うことを求められる神経学的フィードバックの場合、その同期は、一定間隔、好ましくは、最高取得周波数の倍数で実行される。
【００３５】
最後に、処理３３０では、ＥＥＧブロック１０（及びｆＭＲＩブロック２０）は、ＥＥＧ処理部１４〜１８（及びｆＭＲＩ処理部２４〜２８）において、時間的に再調整したデータを処理する。
【００３６】
図１に示したように、ここに記載の例では、同期装置３０は、ＥＥＧ処理部１４及び１６（又は、ｆＭＲＩ処理部２４及び２６）とも相互作用する。一変形例として、この相互作用は、場合により省略される。逆に、一変形例として、ＥＥＧ処理部１８（又はｆＭＲＩ処理部２８）も、場合により同期装置３０と相互作用する。
【図１】
2019509824.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2019509824.tif 000008
2019509824.tif 000009
2019509824.tif 000010
2019509824.tif 000011